(高升專)機械控制工程基礎(chǔ)

1、、選擇題：1.閉環(huán)控制系統(tǒng)中（B ）反饋作用。A 不一定存在B 必然存在C 一定不存在2.閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)中存在（ C ）。A 執(zhí)行環(huán)節(jié) B 運算放大環(huán)節(jié)C 反饋環(huán)節(jié)3.閉環(huán)自動控制的工作過程是（ C ）。A 檢測系統(tǒng)輸出的過程B 檢測系統(tǒng)偏差的過程C 檢測偏差并消除偏差的過程8關(guān)于線性系統(tǒng)時間響應(yīng)論述正確的是（B ）。A 時間響應(yīng)由單位脈沖響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)組成B 時間響應(yīng)由自由響應(yīng)和強迫響應(yīng)組成C 時間響應(yīng)是系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)值9.關(guān)于線性系統(tǒng)頻率響應(yīng)論述正確的是（B ）。A 頻率響應(yīng)只能分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性B 頻率響應(yīng)能揭示系統(tǒng)的動態(tài)特性C 頻率特性沒有量綱10一個線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否取決于

2、（A ）。A系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B 系統(tǒng)的輸入C 系統(tǒng)的初始狀態(tài)二、對機械控制工程中的線性定常系統(tǒng)，請判斷下列命題的對錯1.只有穩(wěn)定的系統(tǒng)，才存在穩(wěn)態(tài)誤差。（T ）2.振蕩環(huán)節(jié)一定是二階環(huán)節(jié)，但二階環(huán)節(jié)不一定是振蕩環(huán)節(jié)。（T機械控制工程基礎(chǔ)（?？疲?.某系統(tǒng)的微分方程是y（t）5 x(t) x(t)cos t，則該系統(tǒng)是（B ）。A線性系統(tǒng)B 非線性系統(tǒng)非線性5.系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為w（t）0.1t， 則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為(E )。0.1A s0.1Bs6.關(guān)于線性系統(tǒng)，說法正確的是A 只能用傳遞函數(shù)表示C 都是穩(wěn)定的12sBE0.1） 。可以用不同的模型表示7.設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G（s）3s則

3、其時間常數(shù)和增益分別是3.傳遞函數(shù)的分母反映了系統(tǒng)的固有特性，傳遞函數(shù)的分子反映了系統(tǒng)與外界的5.線性系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點、極點和放大系數(shù)，決定了系統(tǒng)的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。（T）6.開環(huán)傳遞函數(shù)無量綱。（F ）7.自由響應(yīng)即是瞬態(tài)響應(yīng)。（F ）8臨界阻尼的二階系統(tǒng)，可分解為兩個一階環(huán)節(jié)的并聯(lián)。（T）9.穩(wěn)態(tài)偏差只與系統(tǒng)的特性有關(guān)，與系統(tǒng)的輸入信號無關(guān)。（F ）10. 頻率特性的量綱，等于傳遞函數(shù)的量綱。（F ）11. 用頻率特性，可求出系統(tǒng)在諧波輸入作用下的瞬態(tài)響應(yīng)。（T12. 非最小相位系統(tǒng)，必是不穩(wěn)定的系統(tǒng)。（F13. 開環(huán)不穩(wěn)定，閉環(huán)卻可穩(wěn)定；開環(huán)穩(wěn)定，閉環(huán)必穩(wěn)定。（F ）14. 延時環(huán)節(jié)

4、是線性環(huán)節(jié)， 對穩(wěn)定性不利。（F ）15. 對反饋控制系統(tǒng)而言， 原則上，誤差不可避免。（T所以 T=1s,K 12/ .2。四、試分析當(dāng)反饋環(huán)節(jié) H（s）=1 時，前向通道傳遞函數(shù) G（s）分別為慣性環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)時，輸入、輸出的閉環(huán)傳遞函數(shù)為什么?當(dāng)為慣性環(huán)節(jié)時，（s）1 Ts當(dāng)為微分環(huán)節(jié)時，（s） Ts；關(guān)系。4.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與外界無關(guān),但系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與外界有關(guān)。三、某放大器的傳遞函數(shù)為G(s)K Ts 1,今測得其頻率響應(yīng),當(dāng)=1s-1時,幅頻A 12/ 2,相頻45。問放大系數(shù) K 和時間常數(shù) T 各為多少?解：因為G(s) K Ts 1,所以AK90arctan(),A

5、 由題意得，1rad/s 時,45,A 12/ . 2,解:(s)G(s)1 G(s)H(s)而 H(s)=1 ,所以(s)G(s)1 G(s)當(dāng)為積分環(huán)節(jié)時，（s）。Ts五、：系統(tǒng)如圖 1 所示3.傳遞函數(shù)的分母反映了系統(tǒng)的固有特性，傳遞函數(shù)的分子反映了系統(tǒng)與外界的圖 1解： R （s） 單獨作用時,Ei(sSR(s) Y(s), E(s) Gi(S)G2(s) Cs), C,s) H(s) Y(s),G (s)R(s)G1(S)G2(S)1G1(S)G2(S)H(S)巳R(s)1G1(S)G2(S)H(S)F（s）單獨作用時,E2G)丫(ED Gi(s)F(s) G2G) C2G), C2

6、G) H(s) Y(s),C2(s)F(s)G2（S）1 G1(s)G2(s)H(s)Eds)F(s)G2(S)H(S)；1 G1(s)G2(s)H(s)；所以,C(s) G(s) C2(s),E(s)Eds)E2(S),所以 G”）器對,(s)器C1（S）C2（S）R(s)整理的 G（s）C（s）H（s）G1（s）G2（s）R（s）Eds)E2(s)R(s) G2(S)H(S)G2(s)F(s)H(s)；7(s)C,s) C2(s)R(s)G2(S)G1(S)R(S) N (S)01 GgG2(s)H (s)R(s)六、：設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）打K(s 1)s2若系統(tǒng)以 2r

7、ad/s 頻率持續(xù)振蕩，試確定相應(yīng)的值。解:由題意可得閉環(huán)傳函為（s）sFl k）s k 11),為了消去分子1)因為 2rad/s，所以 k=4。七、：已知最小相位開環(huán)系統(tǒng)的漸進對數(shù)幅頻特性曲線如圖（1）求取系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；（2）利用穩(wěn)定裕度判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性a40、10解： （1） 由圖知， 存在兩個交接頻率 0.1 和 10,所以 G （s）10G(s)二ssss(石1)71)0.110而c（0.1,10），所以代入求得c1。所以（）90arcta岳軽矚，180（c） 0，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。八、：含 PI 控制器的 I 型系統(tǒng)方框圖如下圖 3 所示。試分析 PI 控制規(guī)律對該系 統(tǒng)穩(wěn)定性能的

8、影響。上的 S+1,整理如下：市k(s 1)s (k由上述兩個式子的分母對應(yīng)項相等，得1,k而且20咕40，所以k10，（2）開環(huán)對數(shù)幅頻特性為 L（1020 lg ,1)20lgV ,0.11020 lg3,0.110，102 所示，試:k_ss，s( 1)(1)0.110所以系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為由勞斯判據(jù)得s3TiT TjkkpsTikokps1(Ti-T)kokps0kokp所以若系統(tǒng)穩(wěn)定，則Tikokp均大于 0,即 PI 控制規(guī)律決定該系統(tǒng)穩(wěn)定性能。九.設(shè)單位反饋系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為G(s),且單位反饋系統(tǒng)的 Nyquist 圖如圖1 所示。(1) 如果 G(s)在右半 s 平面內(nèi)有一個極點，試問閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定？(2) 如果 G(s)在右半 s 平面內(nèi)沒有極點，但在右半 s 平面內(nèi)有一個零點，試解：(1)因為系統(tǒng)閉環(huán)特征方程式在s 右半平面的根的個數(shù) Z=P-2R，由圖知，R=0 ;由題知，P=1;所以 Z=1，該系統(tǒng)不穩(wěn)定。(2)因為 Z=P-2R，由圖知，R=0 ;由題知，P=0；所以 Z=0，該系統(tǒng)穩(wěn)定。十、某系統(tǒng)如圖 2 所示，當(dāng)開關(guān) K 打開時，系統(tǒng)穩(wěn)定否？當(dāng)開關(guān)閉合時，系統(tǒng)穩(wěn) 定否？如果穩(wěn)定，當(dāng)Uit 1tV,Uot的穩(wěn)態(tài)輸出值是多少？解：由圖得該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)是(s)TiTs3Tis2TjkokpSkokpkk